Устройство для межприборной связи Советский патент 1991 года по МПК H04L5/14 

1

(21)4458434/09

(22)11 „07.88

(46) 23.04.91. Вюл. № 15

(72) Г.И„ Курахтанов, Ю.М. Корбашов,

В.М. Синюгин, В.Фо Тараев

и А.Г. Хлюпин

(53) 621.394.61(088.8)

(56)Каналы ввода-вывода однопровод- ные последовательного обмена цифровых вычислительных систем. - ОСТ 85.8692- 84. - М„: Госстандарт, 1984S с„ 46. 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕЖПРИБОРНОЙ СВЯЗИ

(57)Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в аппаратуре связи между устройствами ввода-вывода как для приема данных, подлежащих преобразованию в форму, пригодную для обработки в вычислительной машине, так и

для передачи данных из устройств обработки в устройство вывода, например, в интерфейсах для осуществления приема и передачи информации по двухпроводной согласованной линии связи. Целью изобретения является повышение быстродействия при одновременном повышении помехоустойчивости. Поставленная цель достигается за счет введения источника 10 опорного напряжения, первого 17, второго 18 и третьего 19 формирователей импульсов и элемента И-НЕ 20„ В результате этого уменьшается и стабилизируется рабочий порог срабатывания компараторов 13 и 14 и уменьшаются приведенные к входу компаратора синфазные помехи и помехи из-за асимметрии величин паразитных емкостей обмоток трансформатора 9. 1 ил.

(Л

Вьаг

4ь

GO «О О

а. &а

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в аппаратуре связи между устройствами ввода-вывода как для приема данных., подлежащих преобраэо- ванию в форму, пригодную для обработки в вычислительной машине, так и для передачи данных из устройст обработки в устройство вывода, на- пример, в интерфейсах для осуществления приема и передачи информации по двухпроводной согласованной линии связи

Целью изобретения является повышение быстродействия при одновре- менном повышении помехоустойчивости0

На чертеже изображена структурно- электрическая схема устройства0

Устройство содержит первый 1 и второй 2 усилители передачи, первый 3 и второй 4 ключи, первый 5 и второй 6 блоки коррекции, первый 7 и второй 8 блоки согласования, импульсный трансформатор 9, источник 10 опорного напряжения,третий 11 и четвертый 12 блоки коррекции,первый 13 и второй 14-компа раторы,первый 15 и второй 16 усилители приема,первый 17,второй 18 и третий 19 формирователи импуяьсов эк мент И-НЕ 20

Устройство работает следующим об- разом

Рассмотрим передачу в линию связи одного бита информации. В исходном состоянии на логических входах и выходах имеется высокий потенциал Ключи 3 и 4 закрыты соответственно через блоки 5 и 6 коррекциио На выходе усилителей 1 и 2 передачи зафиксирован почти нулевой потенциал„ В случае поступления на первый логический вход низкого (нулевого) напряжения на время tn в этот отрезок времени на втором логическом входе продолжает оставаться высокий потенциал, на выходе первого усилителя 1 передачи на время tj фиксируется высокий потенциал, так как отрицательным перепадом по первому логическому входу через блок 5 коррекции открывается ключ 3 и практически напряжение питания прикладывается к входу первого блока 7 согласования с В результате ток от источника питания в момент фронта (положительного) потечет через первый ключ 3 и первый блок 7 согласования в начало четвертой обмотки импульс- ного трансформатора 9 и из ее конца через второй блок 8 согласования в выход второго усилителя 2 передачи,

т.е., на началах и остальных трех обмоток импульсного трансформатора 9 относительно своих концов появится напряжение положительной полярности. После импульса tn, на первом и втором логических входах снова фиксируется высокий потенциал и тоже на время tn , Причем в момент прихода положительного фронта по первому логическому входу с помощью блока 5 коррекции ключ 3 форсированно (за единицы наносекунд) выходит из насыщения о Во второй отрезок длительностью t п2 на выходах усилителей 1 и 2 передачи снова будет почти нулевой потенциал„ Затем на втором логичес

,

5

0

ком входе на время t

Ъ

поступает

отрицательный перепад. В результате с помощью блока 6 коррекции форсировано открывается второй ключ 4 и одновременно на выходе второго усилителя 2 передачи фиксируется также высокий потенциале

Таким образом, от источника питания +5 В ток поступает через второй ключ 4, второй блок 8 согласования в конец четэертой обмотки, импульсноп трансформатора 9 и, выходя из начала этой обмотки, через первый блок 7 согласования и далее выход первого усилителя 1. передачи замыкается на общую шину В результате на концах и остальных трех обмоток импульсного трансформатора 9 относительно начал появится на время t, положительное импульсное напряжение.

После импульса tn на первом и втором логических входах снова фиксируется высокий потенциал на время tn tn. На этом передача бита информации заканчивается В линию связи, подключенную к третьей обмотке импульсного трансформатора 9, поступят два импульса одинаковой длительности и амплитуды, но разной полярности, отделенные одна от другой на время паузы t „ tn t tn tn. Причем полярность сигнала на линейных входах первого импульса на время tj. будет отрицательна, а на время второго импульса tn, положительна по отношению к началу третьей обмотки импульсного трансформатора 9,, В результате в линию связи уйдет один бит информации, а именно, будет передан код нуля. При передаче кода единицы сначала на втором логическом входе появится отрицательный перепад, а затем через длительность t появится отрицательный перепад на первом логическом входе„ В результате в линию связи поступит сначала положительный импульс, затем пауза, после этого отрицательный импульс и снова пауза, т.е. будет передан бит информации, а именно код единицы.

На логических выходах устройства с помощью первой и второй обмоток импульсного трансформатора 9 компараторов 13 и 14, усилителей 15 и 16 приема будут сформированы соответствующие импульсы, практически идентичные импульсам на первом и втором логических входах Так как работа этих последних узлов в режиме передачи носит либо контрольный, либо сигнальный характер, то более подробно работу этих узлов устройства рассмотрим в режиме приема, поскольку именно в режиме приема эти узлы являются активно работающимио

В режиме приема устройство работает следующим образом.

С аналогичного устройства по линии связи на линейные входы устройства поступают биполярные импульсы, несущие информацию, которую должно принять устройство и преобразовать в соответствующие импульсы, которые могут быть восприняты устройствами обработки информации, например ЭВМ Линия связи может быт.ь выполнена из коаксиального кабеля При поступлении на линейные входы отрицательного импульса относительно клеммы, подсоединенной к началу третьей обмотки, на первой, второй и четвертой обмотках наводятся ЭДС, полярность которых отрицательна относительно начал своих обмоток. На первые входы компараторов

13и 14 в исходном состоянии подается опорное напряжение порядка 1,8 В с источника 10 опорного напряжения, имеющее величину температурного дрейфа напряжения около 4 мВ/град, т, &а такую же, что и пороговые напряжения компараторов 13 и 14„ Благодаря этому рабочий порог срабатывания в диапазоне температур от -60 до +125°С практически не меняется, чем обеспечивается не только работоспособность устройства, но и стабильность импульсов на его логических выходах,

На вторые входы компараторов 13 и

14в исходном состоянии в статике подается с выходов формирователей 17

е 10

6443966

и 18 напряжение порядка 1,8-1,9 В, соответствующее единичному напряжению на входах микросхем серий ТТЛ. Улучшение стабильности срабатывания по ) вторым входам компараторов 13 и 14 может быть достигнуто введением в формирователи диодов, компенсирующих температурный дрейф порога по вторым входам как компараторов 13 и 14, так и усилителей 15 и 16 приема. По переднему фронту отрицательного импульса из первой обмотки импульсного трансформатора 9 по первому входу сработает первый компаратор 13. В результате положительный перепад с выхода первого компаратора 13 поступит на первый вход первого усилителя 15 приема, который, в свою очередь, дает на своем выходе отрицательный перепад (на время длительности импульса)„

Первый формирователь 17 импульсов из перепада сформирует импульс отрицательной полярности и заблокирует по второму входу первый компаратор 13 на время сформированного импульса

симп.. « Если из линии свяJ5

20

25

30

35

40

зи придет ослабленный по амплитуде и укороченный импульс, первый формирователь 17 импульсов защитит первый компаратор 13 от ложных срабатываний и расширит импульс до rv 75% номинальной длительности входного импульса. Таким образом, первый формирователь 17 импульсов замыкает положительную обратную связь между выходом - первого усилителя 15 приема и вторым входом первого компаратора 13. При появлении отрицательного импульса на первом входе первого компаратора 13 на его втором входе появится на время tnMn Cp либо подтверждение либо подтверждение и расширение импульса (до 40 не при 5 бит/с до 25 не при д 10 Мбит/с). При поступлении паузы с линии связи, так как в режиме приема на первый и второй логические входы даются высокие потенциалы и, соответственно, на выходах усилителей 1 и 2 передачи будут нулевые потенциалы, она также будет нагружена на входное сопротивление, определяемое блоками 7 и 8 согласования, T.e0 с линии связи до первых входов компараторов 13 и 14 поступят нулевые потенциалы.

При поступлении на линейные входы устройства положительного импульса, фаза перевернется во второй об50

55

71644396

отке импульсного трансформатора 9 -и алее процесс получения отрицателього импульса на втором логическом ыходе фактически нормированной длиельности независимо ни от темперауры, ни от длины линии связи, ни т типа кабеля линии связи будет пропт р с п в ч и н и к и н и и т в д и ч п в п с э и в т с п в с л ди т в п и п

10

15

текать так же, как и при получении отрицательного импульса на первом логическом выходе.

Работа элемента И-НЕ 20 „

На выходе элемента И-НЕ 20 имеются импульсы двойной частоты за счет суммирования импульсов с обоих логических выходов устройства,, Третий формирователь 19 импульсов работает ана- логично формирователям 17 и 18 импульсов, но подключен он между выходом элемента И-НЕ 20 и объединенными вто- рыми входами усилителей 15 и 16 приема Назначение его: защитить положительные фронты поступающих на вход компараторов 13 и 14 информационных импульсов, а также гарантировать дли- 25 тельность паузы между импульсами с защитой на время пауз от помех. В момент окончания импульса либо на первом входе первого компаратора 13, либо второго компаратора 14 на выходе элемента И-НЕ 20 образуется отрицательный перепад, из которого с помощью третьего формирователя 19 импульсов формируется отрицательный импульс определенной длительности на фоне положительного (+1,9 В) напряжения 35 Этот импульс, поступая на вторые входы усилителей 15 и 16 приема, блокирует прохождение импульсов информации по первым входам усилителей 15 и 16 приема. В результате на время пауз логические выходы будут защищены от лишних импульсов из-за помех,

Формула изобретения

30

40

перв,ый усилитель приема, последовательно соединенные второй блок коррекции, второй компаратор и второй усилитель приема, последовательно соединенные.третий блок коррекции, первый ключ и первый блок согласования, последовательно соединенные четвертый блок коррекции, второй клю и второй блок согласования, причем начало первой и конец второй обмоток импульсного трансформатора объединен конец первой и начало второй обмоток импульсного трансформатора подключены соответственно к входам первого и второго блоков коррекции, начало и конец третьей обмотки импульсного трансформатора являются линейными входами устройства, логическими входами и выходами которого являются со ответственно входы первого и второго усилителей передачи и выходы первого и второго усилителей приема, отл чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновре менном повышении помехоустойчивости, введены источник опорного напряжения первый и второй формирователи импуль сов и последовательно соединенные элемент И-НЕ jn третий формирователь импульсов, выход которого подключен вторым входам первого и второго усилителей приема, начало и конец четве той обмотки импульсного трансформато соединены с выходами соответственно первого и второго блоков согласовани входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго уси лителей передачи, входы которых соединены с входами соответственно третьего и четвертого блоков коррекции, выход источника опорного напряжения подключен к началу первой обмотки импульсного трансформатора, выходы первого и второго усилителей приема

Устройство для межприборной связи 45 подключены к входам элемента И-НЕ содержащее первый и второй усилители непосредственно, а к вторым входам передачи, импульсный трансформатор, первого и второго компараторов - последовательно соединенные первый через соответственно первый и второй блок коррекции, первый компаратор и формирователи импульсов.

8

0

5

5 5

0

0

перв,ый усилитель приема, последовательно соединенные второй блок коррекции, второй компаратор и второй усилитель приема, последовательно соединенные.третий блок коррекции, первый ключ и первый блок согласования, последовательно соединенные четвертый блок коррекции, второй ключ и второй блок согласования, причем начало первой и конец второй обмоток импульсного трансформатора объединены, конец первой и начало второй обмоток импульсного трансформатора подключены соответственно к входам первого и второго блоков коррекции, начало и конец третьей обмотки импульсного трансформатора являются линейными входами устройства, логическими входами и выходами которого являются со ответственно входы первого и второго усилителей передачи и выходы первого и второго усилителей приема, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном повышении помехоустойчивости, введены источник опорного напряжения, первый и второй формирователи импульсов и последовательно соединенные элемент И-НЕ jn третий формирователь импульсов, выход которого подключен к вторым входам первого и второго усилителей приема, начало и конец четвертой обмотки импульсного трансформатора соединены с выходами соответственно первого и второго блоков согласования, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго усилителей передачи, входы которых соединены с входами соответственно третьего и четвертого блоков коррекции, выход источника опорного напряжения подключен к началу первой обмотки импульсного трансформатора, выходы первого и второго усилителей приема

5 подключены к входам элемента И-НЕ непосредственно, а к вторым входам первого и второго компараторов - через соответственно первый и второй формирователи импульсов.